植物工廠葉菜類蔬菜高效栽培技術(shù)研究*

王 虹 周 強(qiáng) 丁小濤

（上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 奉賢201403）

植物工廠是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段，其研究進(jìn)展是世界各國(guó)展示農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，植物工廠生產(chǎn)可縮短作物的生長(zhǎng)周期，節(jié)約水肥資源，大幅提高作物的產(chǎn)量，并可有效抑制病蟲(chóng)害的發(fā)生[1-2]。葉菜類蔬菜種類豐富，生長(zhǎng)周期短，礦物質(zhì)及維生素等營(yíng)養(yǎng)素含量較豐富，對(duì)光照強(qiáng)度要求較低，非常適宜在植物工廠生產(chǎn)[3]。為篩選適合植物工廠栽培的高產(chǎn)葉菜品種，我們以生菜、菠菜、油麥菜、冰菜及蒲公英為試驗(yàn)材料，研究其在植物工廠的高產(chǎn)栽培技術(shù)，并明確其栽培周期、產(chǎn)量及光能利用效率。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試的生菜品種為Mondai RZ、菠菜品種為圓寶、油麥菜品種為抗熱無(wú)斑甜油麥，冰菜種子購(gòu)自穗耕種苗有限公司，蒲公英種子購(gòu)自花仙子農(nóng)業(yè)有限公司。

1.2 栽培方式及環(huán)境條件

各參試葉菜類蔬菜均采用3層立體栽培架栽培，每個(gè)栽培架面積為0.6 m2，全人工光源，光照強(qiáng)度（PPFD）為200～300μmol·m-2·s-1，光周期為16 h/8 h（開(kāi)/關(guān)），灌溉方式為霧培，水泵開(kāi)關(guān)時(shí)間為5 min/20 min（開(kāi)/關(guān)），環(huán)境溫度控制在25℃/20℃（白天/夜間），相對(duì)濕度70%左右。營(yíng)養(yǎng)液為芳甸葉菜營(yíng)養(yǎng)液配方，具體配方見(jiàn)表1。

表1 營(yíng)養(yǎng)液配方

1.3 栽培技術(shù)

1.3.1 播種

菠菜、油麥菜、冰菜和蒲公英直播。為使生菜種子出苗整齊，對(duì)其進(jìn)行了低溫處理。將生菜種子放入20℃溫水浸泡30 min，撈出用紗布包好，放在4℃冰箱中存放1 d后取出播種。為避免育苗基質(zhì)堵塞種植系統(tǒng)管道，將種子播在巖棉中。巖棉塞用清水浸泡吸足水分后取出備用，將其凹面朝上擺放在育苗盤(pán)內(nèi)，用鑷子將蔬菜種子輕輕放在巖棉塞凹陷處，深度以巖棉剛沒(méi)過(guò)種子為宜。

1.3.2 水肥管理

播種后，每天定期向育苗盤(pán)內(nèi)加水，加水量以保證巖棉塞含水充足為宜。肥料使用芳甸葉菜肥A肥和B肥。秧苗子葉展平至第4片真葉露出澆1/2劑量（A肥0.328 g/L，B肥0.25 g/L）葉菜營(yíng)養(yǎng)液，第4片真葉露出至移栽澆灌1個(gè)劑量（A肥0.657 g/L，B肥0.5 g/L）葉菜營(yíng)養(yǎng)液。

1.3.3 移栽及移栽后管理

幼苗長(zhǎng)有4片真葉時(shí)，選葉片嫩綠、生長(zhǎng)健壯、根系發(fā)達(dá)（白色或米色）的秧苗移栽。葉片殘缺、斷根或根系發(fā)黑的植株不建議采用。移栽后，保持白天溫度25～28℃、夜間20～23℃，光周期為16 h/8 h（開(kāi)/關(guān)），每周一、周四補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液EC值控制在1.2～1.5 mS/cm、pH值5.8～6.5。各參試葉菜移栽時(shí)的長(zhǎng)勢(shì)和成熟期的長(zhǎng)勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1 各參試葉菜移栽時(shí)的長(zhǎng)勢(shì)和成熟期的長(zhǎng)勢(shì)

2 結(jié)果與分析

2.1 各參試葉菜的栽培周期及產(chǎn)量

各參試葉菜的栽培周期及產(chǎn)量見(jiàn)表2。

表2 各參試葉菜的栽培周期及產(chǎn)量

由表2可知，生菜的栽培周期為30 d、年產(chǎn)量可達(dá)60.32 kg/m2，菠菜的栽培周期為20 d、年產(chǎn)量70.01 kg/m2，油麥菜的栽培周期為20 d、年產(chǎn)量79.67 kg/m2，冰菜的栽培周期為30 d、年產(chǎn)量可達(dá)112.52 kg/m2，蒲公英的栽培周期為20 d、年產(chǎn)量40.02 kg/m2。

2.2 各參試葉菜的光能利用效率

各參試葉菜的光能利用效率見(jiàn)圖2。

圖2 各參試蔬菜的光能利用效率（LUE）

本試驗(yàn)中，人工光源為唯一光源，因此各參試葉菜的光輻射累積量相同，均為11.09 mol·m-2·d-1。由圖2可見(jiàn)，在相同光合有效輻射累積量下，生菜、菠菜、油麥菜、冰菜及蒲公英的光能利用效率（LUE）分別為7.47 g/mol、8.65 g/mol、7.90 g/mol、13.89 g/mol、4.94 g/mol，其中冰菜的光能利用效率最高、蒲公英的光能利用效率最低。全人工光源條件下，光能利用效率高的葉菜容易獲得高產(chǎn)，并可減少植物工廠能耗，生產(chǎn)效益較好。

3 小結(jié)

全人工光源條件下，本試驗(yàn)所用栽培系統(tǒng)1年可種植生菜、冰菜12茬，年產(chǎn)量分別為60.32 kg/m2、112.52 kg/m2，可種植菠菜、油麥菜、蒲公英18茬，年產(chǎn)量分別為70.01 kg/m2、79.67 kg/m2和40.02 kg/m2，光能利用效率（LUE）以冰菜最高、蒲公英最低。由此可見(jiàn)，葉菜類蔬菜在植物工廠采用立體栽培模式種植，產(chǎn)量高且質(zhì)量安全。與傳統(tǒng)種植方式相比，植物工廠可實(shí)現(xiàn)作物周年生產(chǎn)，且不受外界環(huán)境條件限制，但由于用電成本較高，生產(chǎn)上建議選擇生長(zhǎng)周期短、光能利用效率高的蔬菜品種（如冰菜），從而達(dá)到降低能耗、增加收益的生產(chǎn)目標(biāo)。